جستجو در:
دوره 22، شماره 5 - ( اردیبهشت 1401 )
جلد 22 شماره 5 صفحات 310-303 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Ghahreman H R, Honarpisheh M, Sarafrazi M B. Experimental and Numerical Study of Rotational Draw Bending Process of SS-304 Thin-walled Pipes Using Polyurethane and NBR Mandrels. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (5) :303-310
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-55621-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-55621-fa.html
قهرمان حمیدرضا، هنرپیشه محمد، سرافرازی محمد باقر. مطالعه تجربی و عددی فرآیند خمکاری کششی دورانی لولههای جدار نازک SS-304 با استفاده از مندرلهای پلی یورتان و نیتریل. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 22 (5) :303-310
1- کارشناس ارشد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان
2- دانشیار، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان ،honarpishe@kashanu.ac.ir
3- کارشناس ارشد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه کاشان
2- دانشیار، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان ،
3- کارشناس ارشد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه کاشان
چکیده: (2696 مشاهده)
یکی از روشهای شکلدهی لولهها، روش خمکاری کششی-دورانی است. امروزه خمکاری لولههای جدارنازک
با شعاع انحنای کم یک فرآیند تولیدی پرکاربرد در صنایع خودروسازی، نظامی و هوافضا به شمار میرود که برای خمکاری قطعات با استحکام بالا، استفاده می‌شود. در این مقاله ابتدا مدل‌های لازم برای انجام شبیهسازی فرایند خم لوله، ایجاد شد و در ادامه خصوصیات مکانیکی لازم برای فولاد 304 و الاستومرها تعیین گردید. در ادامه به بررسی تجربی و عددی نیروی شکلدهی و تغییرات ضخامت دیوارهی لوله پرداخته شد. شبیهسازی فرآیند با استفاده از مندرلهای الاستومری پلییورتان و نیتریل با استفاده از نرمافزار المان محدود آباکوس بر روی فولاد 304 انجام گرفت که با مقایسهی بین نتایج شبیهسازی و تجربی، انطباق خوبی بین نتایج مشاهده شد. همچنین اثرات پارامترهای فرآیند شامل جنس مندرل، قطر لوله و شعاع خم بر حداکثر نیروی شکلدهی توسط آنالیز فاکتوریال مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که حداکثر نیروی شکلدهی برای هر دو نوع جنس مندرل برای لولههایی با قطر کم و شعاع انحنای بالا حاصل میگردد. همچنین، با افزایش 30 درصدی شعاع خم برای لولههای با قطر کمتر، نیروهای خمکاری 5 برابر میشوند. ضمناً، در قطر و شعاع خم برابر، نیروهای خمکاری در حالت استفاده از مندرل پلییورتان 25 درصد بیشتر از مندرل نیتریل میباشد.
با شعاع انحنای کم یک فرآیند تولیدی پرکاربرد در صنایع خودروسازی، نظامی و هوافضا به شمار میرود که برای خمکاری قطعات با استحکام بالا، استفاده می‌شود. در این مقاله ابتدا مدل‌های لازم برای انجام شبیهسازی فرایند خم لوله، ایجاد شد و در ادامه خصوصیات مکانیکی لازم برای فولاد 304 و الاستومرها تعیین گردید. در ادامه به بررسی تجربی و عددی نیروی شکلدهی و تغییرات ضخامت دیوارهی لوله پرداخته شد. شبیهسازی فرآیند با استفاده از مندرلهای الاستومری پلییورتان و نیتریل با استفاده از نرمافزار المان محدود آباکوس بر روی فولاد 304 انجام گرفت که با مقایسهی بین نتایج شبیهسازی و تجربی، انطباق خوبی بین نتایج مشاهده شد. همچنین اثرات پارامترهای فرآیند شامل جنس مندرل، قطر لوله و شعاع خم بر حداکثر نیروی شکلدهی توسط آنالیز فاکتوریال مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که حداکثر نیروی شکلدهی برای هر دو نوع جنس مندرل برای لولههایی با قطر کم و شعاع انحنای بالا حاصل میگردد. همچنین، با افزایش 30 درصدی شعاع خم برای لولههای با قطر کمتر، نیروهای خمکاری 5 برابر میشوند. ضمناً، در قطر و شعاع خم برابر، نیروهای خمکاری در حالت استفاده از مندرل پلییورتان 25 درصد بیشتر از مندرل نیتریل میباشد.
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
شکلدهی ورق‌های فلزی
دریافت: 1400/6/23 | پذیرش: 1400/8/19 | انتشار: 1401/2/10
دریافت: 1400/6/23 | پذیرش: 1400/8/19 | انتشار: 1401/2/10
فهرست منابع
1. Trana K. Finite element simulation of the tubehydroforming process-bending, preforming andhydroforming. Journal of Materials ProcessingTechnology. 2002;127(3):401-8. [DOI:10.1016/S0924-0136(02)00432-6]
2. Heng L, He Y, Mei Z, Zhichao S, Ruijie G. Role ofmandrel in NC precision bending process of thinwalled tube. International Journal of Machine Toolsand Manufacture. 2007;47(7-8):1164-75. [DOI:10.1016/j.ijmachtools.2006.09.001]
3. Gu RJ, Yang H, Zhan M, Li H, Li HW. Research on thespringback of thin-walled tube NC bending based onthe numerical simulation of the whole process.Computational Materials Science. 2008;42(4):537-49. [DOI:10.1016/j.commatsci.2007.09.001]
4. Zhao GY, Liu YL, Yang H, Lu CH, Gu RJ. Threedimensional finite-elements modeling and simulationof rotary-draw bending process for thin-walledrectangular tube. Materials Science and Engineering: A.2009;499(1-2):257-61. [DOI:10.1016/j.msea.2007.11.127]
5. He Y, Jing Y, Mei Z, Heng L, Yongle K. 3D numericalstudy on wrinkling characteristics in NC bending ofaluminum alloy thin-walled tubes with large diametersunder multi-die constraints. Computational MaterialsScience. 2009;45(4):1052-67. [DOI:10.1016/j.commatsci.2009.01.010]
6. Li H, Yang H, Yan J, Zhan M. Numerical study ondeformation behaviors of thin-walled tube NC bendingwith large diameter and small bending radius.Computational Materials Science. 2009;45(4):921-34. [DOI:10.1016/j.commatsci.2008.12.018]
7. Tang NC. Plastic-deformation analysis in tubebending. International Journal of Pressure Vessels andPiping. 2000;77(12):751-9. [DOI:10.1016/S0308-0161(00)00061-2]
8. Wang J, Agarwal R. Tube bending under axial forceand internal pressure. Transactions of the ASME. 2006128:598-605. [DOI:10.1115/1.2112987]
9. Fang J, Lu S, Wang K, Yao Z. Three-dimensional finiteelement model of high strength 21-6-9 stainless steeltube in rotary draw bending and its application. 2015,22:141-152.
10. Ghiotti A, Simonetto E, Bruschi S. Insights on tuberotary draw bending with superimposed localizedthermal field. CIRP Journal of Manufacturing Scienceand Technology. 2021;33:30-41. [DOI:10.1016/j.cirpj.2021.02.012]
11. Li HW, Ren GY, Li ZJ, Feng L, Yang H. Formingmechanism and characteristics of a process for equalthickness in-plane ring roll-bending of a metal strip bytwin conical rolls. Journal of Materials ProcessingTechnology. 2016;227:288-307. [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2015.09.002]
12. Farahmand HR, Abrinia K. An upper bound analysisfor reshaping thick tubes to polygonal cross-sectiontubes through multistage roll forming process.International Journal of Mechanical Sciences.2015;100:90-8. [DOI:10.1016/j.ijmecsci.2015.06.012]
13. Raujol-Veillé J, Toussaint F, Tabourot L, Vautrot M,Balland P. Experimental and numerical investigation ofa short, thin-walled steel tube incremental formingprocess. Journal of Manufacturing Processes.2015;19:59-66. [DOI:10.1016/j.jmapro.2015.03.008]
14. Li Z, Zheng Z, Yu J, Guo L. Crashworthiness of foamfilled thin-walled circular tubes under dynamicbending. Materials & Design (1980-2015).2013;52:1058-64. [DOI:10.1016/j.matdes.2013.06.067]
15. He Y, Heng L, Zhang Z, Mei ZH, Jing LI, Guangjun L.Advances and trends on tube bending formingtechnologies. Chinese Journal of Aeronautics.2012;25(1):1-2. [DOI:10.1016/S1000-9361(11)60356-7]
16. Zhang ZY, He YA, Heng LI, Ning RE, Tian YL. Bendingbehaviors of large diameter thin-walled CP-Ti tube inrotary draw bending. Progress in Natural Science:Materials International. 2011;21(5):401-12. [DOI:10.1016/S1002-0071(12)60076-8]
17. Simonetto E, Ghiotti A, Bruschi S. In-processmeasurement of springback in tube rotary drawbending. The International Journal of AdvancedManufacturing Technology. 2021;112(9):2485-96. [DOI:10.1007/s00170-020-06453-w]
18. Zhao GY, Liu YL, Dong CS, Yang H, Fan XG. Analysisof wrinkling limit of rotary-draw bending process forthin-walled rectangular tube. Journal of MaterialsProcessing Technology. 2010;210(9):1224-31. [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2010.03.009]
19. Zhu YX, Chen W, Tu WB, Guo Y, Chen L. Threedimensional finite element modeling of rotary-drawbending of copper-titanium composite tube. TheInternational Journal of Advanced ManufacturingTechnology. 2020;106(5):2377-89. [DOI:10.1007/s00170-019-04781-0]
20. Safdarian R. Investigation of tube fracture in therotary draw bending process using experimental andnumerical methods. International Journal of MaterialForming. 2020;13(4):493-516. [DOI:10.1007/s12289-019-01484-5]
21. Zhou H, Zhang S, Qiu L, Wang Z. Springback angleprediction of circular metal tube considering theinterference of cross-sectional distortion in mandrelless rotary draw bending. Science Progress.2021;104(1):0036850420984303. [DOI:10.1177/0036850420984303]
22. Seyyedhatami SM, Lexian H. Analysis of the Rotarydraw Bending Process for Thin-walled RectangularAluminum Tube. Iranian Journal of Materials Forming.2020;7(1):70-83.
23. Ma J, Li H, Fu MW. Modelling of springback in tubebending: A generalized analytical approach.International Journal of Mechanical Sciences.2021;204:106516. [DOI:10.1016/j.ijmecsci.2021.106516]
24. Ha T, Ma J, Blindheim J, Welo T, Ringen G, Wang J.In-line springback measurement for tube bendingusing a laser system. Procedia Manufacturing.2020;47:766-73. [DOI:10.1016/j.promfg.2020.04.233]
25. Miller GG. Tube forming processes: acomprehensive guide. Society of ManufacturingEngineers; 2003.
26. http://www.hineshending.com, Hines Bendingsystems, Basic Tube Bending Guide.
27. Stange RR. Tube and pipe bending: principles,methods, tooling, techniques, developments. Tools forbending Inc. 1997.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |